캡슐화된 GlucorAphanin의 전환, 장내 미생물 계통 발생 및 gEnotype 연구(ENGAGE) (ENGAGE)

글루코시놀레이트(GSL)는 브로콜리, 양배추, 물냉이와 같은 십자화과 작물의 식물 조직에서 발견되는 비휘발성 황 함유 식물 화학물질(2차 대사 산물)입니다. 글루코시놀레이트는 브로콜리에서 발견되는 주요 글루코시놀레이트인 글루코라파닌과 함께 이러한 식품에 축적됩니다. 조직이 파괴되면 글루코시놀레이트는 미로시나제 효소에 의해 이소티오시아네이트(ITC)로 전환됩니다. 설포라판은 글루코라파닌으로부터 효소적 가수분해에 의해 얻어지는 우세한 ITC입니다. 야채를 완전히 익히면 미로시나제 효소가 변성되어 GSL이 위장관을 통해 결장으로 이동합니다.

ITC는 동물 연구에서 항산화 효과와 같은 다양한 생물학적 효과를 발휘하는 것으로 나타났습니다. 항염증 특성; 혈소판 응집 억제; 수축기 혈압 감소 및 콜레스테롤 수치 감소; 이 모든 것이 심혈관 질환 발병 위험을 줄입니다. 설포라판은 암 화학 예방 및 건강한 심장 유지를 돕는 것과 같은 인간의 건강상의 이점과 관련이 있습니다.

미로시나아제 효소가 비활성화된 조리된 십자화과 야채를 섭취하면 결장에 있는 일부 미생물총이 글루코시놀레이트를 ITC로 전환할 수 있는 미로시나아제 유사 효소를 생성합니다. 글루코라파닌이 ITC로 전환되는 장내 미생물의 이러한 과정은 장용 항생제와 장 세척에 의해 제거됩니다. 배양물에서 GSL을 대사하는 능력을 갖는 인간 장 내에서 발견되는 박테리아 균주의 능력을 확인하는 박테리아의 순수 및 혼합 배양 둘 다로 수행된 여러 시험관 내 연구가 있었습니다. 인간 장내 미생물군에 의한 GSL의 ITC로의 전환 정도는 개인마다 크게 다르지만 개인 내 반복 측정의 전환율은 훨씬 더 일관적입니다. 최근 연구에서는 인간 장내 세균에 의한 체외 글루코시놀레이트의 변환을 소수의 개체에서 얻은 글루코시놀레이트 대사의 생체 내 데이터와 연관시키려고 시도했지만 개별 세균 스페셜에 대한 구체적인 연결은 확립되지 않았습니다.

우리의 연구는 참가자들이 브로콜리에서 정제된 글루코라파닌 100mg을 함유한 캡슐 1개를 섭취하는 인간 식이 개입입니다. 캡슐에 의해 전달되는 글루코라파닌의 수준은 브로콜리의 1-2인분과 유사합니다. 이것은 정제된 글루코라파닌이므로 미로시나제 효소가 존재하지 않습니다. 따라서 캡슐에 포함된 글루코라파닌의 ITC로의 모든 전환은 장내 미생물총에서 발견되는 효소에 의해 발생합니다.

소화관 미생물총에 의해 ITC로 대사되는 캡슐 내 글루코라파닌의 능력은 알려져 있지 않으며 소변으로 배설되는 ITC를 측정하여 평가할 것입니다. 간단히 말해서 연구의 각 참가자는 식이 개입 전 3일 동안 그리고 개입 동안 추가 24시간 동안 글루코시놀레이트 및 ITC 함유 식품을 삼가도록 요청받을 것입니다. 그들은 연구일 개입 전 밤새 금식하고 금식 후 아침에 소변 샘플을 수집하도록 요청받을 것입니다. 이것은 효과적으로 음성 대조군 샘플을 구성하고 식이 제한 준수의 척도로 사용될 것입니다. 참가자는 아침 식사와 함께 글루코라파닌 캡슐을 받게 됩니다. 식이 제한은 추가로 24시간 동안 계속되며, 이 시간 동안 참가자는 생산하는 모든 소변을 수집합니다. ITC는 검증된 분석 방법을 사용하여 HP-LC 및 LC-MS에 의해 소변에서 정량화됩니다. 24시간 소변 수집이 완료되면 식이 제한이 중단됩니다.

글루코시놀레이트의 전환 정도가 크게 다르다는 것이 인간 식이 개입 연구에서 나타났습니다. 글루코라파닌 대사 속도의 변화에 ​​대한 가능한 원인 요인을 평가하기 위해 각 참가자는 분변 샘플을 제공하여 분변 장내 미생물 계통 발생을 분석합니다. 필요한 모든 장비와 함께 샘플을 수집하는 방법에 대한 자세한 설명이 제공됩니다. 배설물 샘플은 배설물 박테리아 생존력을 유지하기 위해 생산 후 2시간 이내에 연구 과학자에게 반환됩니다.

소수의 참가자의 경우 두 번째 대변 샘플이 요청됩니다(최대 참가자 3명). 목표는 하나의 낮음, 하나의 중간 및 하나의 높은 ITC 배설물을 선택하는 것입니다. 이상적으로 낮은 배설물과 높은 배설물은 ITC의 최저 및 최고 5% 배설 내에 있고 세 번째 참가자는 가능한 한 평균 ITC 배설에 가깝습니다. 목표는 글루코라파닌을 대사할 수 있는 미생물군을 선택하기 위해 글루코라파닌을 반복 투여하여 시간이 지남에 따라 분변 미생물군을 배양하는 것입니다. 글루코라파닌의 주요 가수분해 생성물인 설포라판은 인체 건강에 다양한 이점이 있는 것으로 알려져 있지만, ITC의 높음, 중간 또는 낮음 배설물이라는 임상적 관련성은 알려진 바가 없습니다.

몇몇 역학 및 개입 연구는 십자화과 야채에 대한 건강상의 이점과 생리적 반응이 개인의 GSTM1 유전자형(글루타티온-S-트랜스퍼라제(GST) 유전자 패밀리)에 의해 매개될 수 있음을 시사합니다. ITC가 체내에 흡수되면 글루타티온과 결합한 다음 메르캅투르산 경로를 통해 대사됩니다. 컨쥬게이션은 ITC 농도에 비해 상대적으로 높은 세포 내 글루타티온 농도로 인해 자발적으로 발생합니다. 그러나 비접합 ITC가 혈장에서 발생하기 때문에 어떤 단계에서 ITC-티올 접합의 해리가 있어야 합니다. 이것은 GSTM1 효소에 의해 촉매될 수 있다고 생각됩니다. 모집단의 약 50%는 null 유전자형을 초래하는 GSTM1 유전자의 동종 결실을 가지고 있고, 20%는 GSTT1 유전자의 결실을 가지고 있습니다. GSTM1 유전자형이 소변에서 ITC 배설 속도에 영향을 미칠 수 있지만 GSTM1 유전자형이 최고 혈장 ITC 농도에 영향을 미친다는 것을 시사하지 않는 일부 연구가 있습니다.

이전 개입인 다이어트 및 혈관 건강 연구에서 발표되지 않은 결과; Clinical Trials.gov: NCT01114399는 GSTM1 null이 기능적 GSTM1 대립유전자를 가진 것과는 다른 방식으로 설포라판을 대사한다는 개념에 신빙성을 더했습니다. GST 유전자군 및 십자화과 채소와의 연관성과 함께 글루코라파닌이 설포라판으로 전환되는 정도를 결정할 수 있는 다른 관심 유전자가 있을 수 있습니다. 이전 개입에서 수행된 작업인 다이어트 및 혈관 건강 연구는 가능한 후보 유전자를 조사하기 위해 노력했습니다. 높은 글루코라파닌 식이요법을 한 참가자의 샘플에 대해 Affymetrix SNP 분석을 수행하여 관심 있는 후보 유전자를 식별하는 데 있어 보다 포괄적인 접근 방식을 취하려는 상당한 수정안이 있습니다.

따라서 각 참가자의 GSTM1 유전자형 및 아직 확인되지 않은 기타 후보 유전자를 결정하여 유전자형이 단독으로 또는 계통학적 프로필과 함께 소변에서 ITC 배설 속도에 영향을 미치는지 여부를 평가할 것입니다. 각 참가자로부터 5ml의 혈액 샘플을 채취하고 DNA를 추출한 다음 PCR을 사용하여 유전자의 존재 여부를 테스트합니다.